城鎮焦爐煤氣雜質聚集對輸配系統的影響及解決辦法

喬剛剛

(山西西山煤氣化有限責任公司，山西 古交 030200)

引 言

焦爐煤氣作為大部分城鎮的氣源，供氣的穩定性不僅會影響城鎮人民的正常生活，還與供氣企業的維護維修投入息息相關，必須引起高度重視[1]。焦爐煤氣的雜質含量一直是影響供氣穩定性的重要因素，但是當前依然存在焦爐煤氣雜質含量較高的情況，主要是生產過程凈化不徹底、設計時因高額的資金投入而放棄凈化工程，或者是建成凈化工程但時開時關，未發揮其作用[2]。近年來焦爐煤氣輸配系統故障頻出，主要是因為焦爐煤氣雜質含量較高，雜質的聚集縮小了輸配系統管道的通流量，嚴重的將阻塞管道，導致輸配系統的供氣能力下降或者出現區域性停氣[3,4]。因此研究城鎮焦爐煤氣雜質聚集對輸配系統的影響，提出有效的解決辦法，對于保證輸配系統安全、可靠運行具有重要的意義。

1 焦爐煤氣雜質概述

焦爐煤氣作為城鎮煤氣的主要氣源，其中包含的雜質主要有焦油、氨、萘、硫化氫等，對輸配系統管網和焦爐煤氣的燃燒使用均有不利影響。其中焦油本身是一種多物質混合物，黏度大，易與灰塵混合形成膠泥，黏附于管道內壁阻塞管道和用氣設備；氨是具有特殊刺激氣味的氣體，能夠溶于水呈堿性，對輸配系統管網中的銅件及銅合金件具有明顯的腐蝕作用，其燃燒過程中還會產生一氧化氮和二氧化氮等有害氣體，威脅人身健康并污染環境；萘是一種極易升華的化合物，從焦爐出來的煤氣必須進行終冷洗氨洗苯處理，否則長距離送氣時將會出現低溫，冷凝析出萘，聚集于輸配系統管網內壁，導致管路阻塞；硫化氫作為一種有毒氣體，危害是焦爐煤氣雜質中最大的，空氣中存在1%就能致人于死地，對管道及用氣設備具有很強的腐蝕作用，燃燒后產生二氧化硫等有害氣體，威脅人身安全及污染環境。

2 雜質聚集對輸配系統的影響

2.1 對氣柜的影響

因焦爐煤氣中存在硫化氫雜質，其極易溶于水形成氫硫酸，對輸配系統中的氣柜壁板具有強烈的腐蝕作用，導致氣柜壁板腐蝕減薄出現穿孔漏氣，增加維護費用及工作人員的勞動強度。當萘在氣柜的出氣口彎頭位置出現沉積，阻塞輸配系統管網時，將會降低煤氣的輸送流量，供氣受到阻礙。同時當萘在氣柜進口蝶閥閥瓣位置處聚集時，將會導致閥門關閉不嚴的情況，氣柜內部煤氣超過儲量上限，極易出現安全事故。

2.2 對管道及其設施的影響

對于焦爐煤氣輸配系統管網而言，如果煤氣中含有水氣雜質，隨著輸氣環境溫度的降低水蒸氣將會凝結形成水滴進而流入凝水缸內部，如果凝結水不能及時進行處理排除，將會阻塞管網，出現輸氣停滯。當焦爐煤氣生產過程中除萘不徹底時，其隨著輸氣溫度的降低將會凝結成為固體狀態，敷著于配送管網的內壁，減小其通流面積，導致輸配管網經常出現堵塞故障，提高維修人員的投入，增加管網的維修成本。

2.3 對調壓器的影響

雜質聚集不僅會導致輸配管網黏結堵塞，也會腐蝕管網內壁，出現調壓器壓力調節失控，增加維修的頻率，同時調壓器的皮膜老化破裂也是影響輸配管網正常供氣的重要因素。對于雷諾式調壓器中的中壓輔助調壓器而言，其噴嘴是最容易出現阻塞的位置，隨著焦爐煤氣雜質的聚集，噴嘴被堵，將會出現中壓不能按照需要正常進入平衡器，致使平衡器內部的皮膜壓力降低，杠桿收到鐵硫的重力作用出現下移，出現調壓閥閥口增大，導致超壓送氣的情況，嚴重的將會釀成安全事故。針形閥運行過程中被萘結晶堵塞之后將會出現超壓供氣的情況，原因與中壓輔助調壓器噴嘴堵塞一致，超壓供氣嚴重的將會導致爆炸事故，造成用戶生命財產的重大損失。當過濾器被結晶的萘阻塞之后將出現管路供氣不足的故障，并且故障排查極為困難，主要原因是過濾器和主調氣一般不需要安裝測壓裝置，壓力表均安裝在過濾器進口的中壓管道，導致壓力表顯示中壓，而在過濾器被阻塞之后，低壓記錄儀反應的壓力難以判斷是否準確。

2.4 對煤氣表的影響

煤氣表作為輸配系統管網重要的組成部分，其是以焦爐煤氣成分符合相關國家標準的情況下設計的，但是實際運行過程中存在煤氣雜質超標的情況，由其是雜質硫化氫，具有極強的腐蝕性能，必須引起高度重視。焦油、萘等雜質具有較強的黏附性，出現管網黏結堵塞時會導致煤氣表的皮膜老化，使其內部出現傳動中軸和連桿卡死、焊接部位開焊等故障使煤氣表不能準確指示煤氣使用情況。究其原因是煤氣表內部的立軸與膜盒上的焊口出現了明顯的開焊情況，導致氣室停止進、出氣所致，也有一部分是因為嚴重腐蝕、雜質黏接牢固、運轉阻力劇增等。因煤氣表的服役時間較長，焦爐煤氣中的有害雜質，如硫化氫、萘、二氧化碳、焦油、水蒸汽等，將會腐蝕煤氣表內部器件，同時煤氣表封閉運行，無規律性的運行維護管理，極易導致內部器件腐蝕嚴重、器件之間粘死、運行阻力增大等，久而久之出現焊口開裂，停止運轉形成死表。死表將會出現煤氣計量不準、表慢、維修頻率增加等，不僅影響用戶燃氣的正常使用，還會影響供氣企業的經濟效益。

2.5 對閥門及其設施的影響

輸配系統管網中萘含量的增加及聚集將會導致局部管路的堵塞，導致閘板常閉的無法正常打開，常開的無法正常閉合，均滿足不了最初設計和正常運行的要求。管網中的硫化氫、水蒸氣等的存在將會加速蝶閥橡膠密封圈的腐蝕，使用超過一年的蝶閥將不能夠正常使用，給整個管網的運行管理造成負擔。帶氣作業，改線、移線、接線、系統搶修等，維修作業難度極大，需要每年投入費用近十萬余元。

3 改進焦爐煤氣質量的解決辦法

3.1 新建輸配系統

對于新建焦爐煤氣輸配系統，政府主管部門需要根據市場經濟的原則，制定優質優價、劣質低價、不合格不計價的規定，督促凈化管理單位工作的落實；城市焦爐煤氣的設計部門需要從我國當前輸配系統的實際運行情況，緊抓設計環節，充分考慮各種因素，采取先進的技術，改進傳統的凈化工藝，以便提高焦爐煤氣的質量。焦爐煤氣工程施工過程中需要嚴格控制凈化配套設施的建設情況，當出現因建設單位資金緊缺對凈化工程停建或者緩建的情況，驗收時不予通過，確保焦爐煤氣用戶的生命財產安全。

3.2 在用輸配系統

對于在用輸配系統管網，加大管網的運行維護管理力度，定期進行故障排除，杜絕出現管網局部阻塞而依然運行的情況。同時需要引進先進的檢測技術，如無損檢測、投射檢測、紅外線等，定期對閥件、調壓閥、煤氣表等管網器件進行檢查，及早發現其運行情況，當因煤氣雜質造成通流面積變小的程度超出安全使用范圍時，需要及時進行維修或者更換，確保管網內部燃氣具有足夠的通流面積，避免出現超壓運行，保證在用煤氣用戶的安全。

4 應用效果評價

在了解了焦爐煤氣常見的雜質及其對輸配系統管網組件的影響情況之后，為了更好的建設焦爐煤氣項目，促進其健康穩定發展，提出了確實可行的解決辦法。因供氣企業尚無新建項目，僅對在用輸配系統試運行了改進焦爐煤氣質量的解決辦法，并進行了為期半年的跟蹤記錄。結果表明，采用先進的檢測技術手段能提高輸配系統管網因焦爐煤氣雜質造成局部管路阻塞故障的檢測效率，據相關專業人士估計，該方法的應用使輸配系統管網故障降低近30%，節約維修費用近12萬/年，減小維修人員成本費用近50萬/年，提高了輸配系統管網工作的可靠性，為企業產生直接經濟效益近100萬/年，具有很好的推廣價值。

5 結語

城鎮焦爐煤氣輸配系統管網的安全穩定運行至石充填開采工藝參數如下關重要，針對焦爐煤氣雜質聚集影響輸配系統組件正常運行的問題，開展了焦爐煤氣雜質聚集對輸配系統的影響及解決辦法的研究。結果表明在分析了焦爐煤氣雜質聚集對輸配系統的影響之后提出的改進焦爐煤氣質量的解決辦法具有很好的可行性。應用結果顯示，改進焦爐煤氣質量的解決辦法使輸配系統管網故障降低近30%，節約維修費用近12萬/年，減小維修人員成本費用近50萬/年，提高了輸配系統管網工作的可靠性，為企業產生直接經濟效益近100萬/年。